นักวิจัยชาวญี่ปุ่นแสดงให้เห็นว่าฝูงค้างคาวหน้าม้าญี่ปุ่นหลีกเลี่ยงความวุ่นวายทางเสียงด้วยการปรับคลื่นเสียงสะท้อน (echolocation) ให้ตรงกับความถี่เดียวที่ใช้ร่วมกัน ผลการศึกษานี้ซึ่งตีพิมพ์ใน Journal of Comparative Physiology A ชี้ให้เห็นถึงแนวทางที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพเพื่อเอาชนะการรบกวนสัญญาณ (signal-jamming) ในระบบโซนาร์ หุ่นยนต์อัตโนมัติ และเซนเซอร์ป้องกันประเทศ

คอขวดทางเสียงในฝูงค้างคาว

การใช้เสียงสะท้อน (Echolocation) ช่วยให้ค้างคาว "มองเห็น" ได้โดยการส่งคลื่นเสียงอัลตราโซนิกและคอยฟังเสียงสะท้อนที่กระทบกับแมลงและสิ่งกีดขวาง ในที่พักอาศัยที่แออัด ค้างคาวหลายสิบตัวจะส่งเสียงออกมาพร้อมๆ กัน ทำให้เกิดกำแพงเสียงที่ซ้อนทับกัน การรบกวนนี้อาจกลบเสียงสะท้อนที่แผ่วเบาของผีเสื้อกลางคืนที่อยู่ใกล้ๆ ทำให้การล่าและการนำทางแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย

ค้างคาวส่วนใหญ่รับมือด้วยการปรับระดับเสียง (pitch) ให้ต่างจากเพื่อนข้างๆ ซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่ใช้ได้ผลเฉพาะเมื่อกลุ่มมีขนาดเล็กหรืออยู่กันอย่างหลวมๆ เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ค้างคาวหน้าม้าญี่ปุ่นเลือกเส้นทางที่ต่างออกไป แทนที่จะกระจายความถี่ออกไป มันกลับดึงความถี่เหล่านั้นให้มารวมกัน

"หน้าต่างสเปกตรัมที่เงียบสงบ" ร่วมกัน

การลงพื้นที่ภาคสนามตั้งแต่ปี 2008-2024 ซึ่งครอบคลุมการจับค้างคาว 15 ครั้ง เผยให้เห็นรูปแบบที่ชัดเจน ค้างคาวที่เริ่มส่งเสียงด้วยความถี่ต่ำจะค่อยๆ ปรับระดับเสียงให้สูงขึ้นจนตรงกับโทนเสียงหลักของฝูง เมื่อกลุ่มตกลงกันที่ความถี่ร่วมนั้นแล้ว พื้นหลังทางเสียงโดยรวมจะลดลงจนต่ำกว่าเกณฑ์เสียงรบกวนที่วิกฤต ทำให้เกิดแถบความถี่ที่เงียบสงบขึ้นในสเปกตรัม ภายในแถบนั้น เสียงสะท้อนที่แผ่วเบาของแมลงจะโดดเด่นขึ้นมาอย่างชัดเจน

นักวิจัยยังได้บันทึกวิธีการที่ค้างคาวชดเชยปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ (Doppler shift) ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เกิดจากความเร็วในการบินของตัวค้างคาวเอง เพื่อให้เสียงสะท้อนที่ส่งกลับมายังคงอยู่ในหน้าต่างการได้ยินที่แคบซึ่งพวกมันปรับจูนไว้ ผลลัพธ์ที่ได้คือสัญญาณที่มีการประสานงานกัน ซึ่งช่วยรักษาทั้งระยะทางและความละเอียดของสัญญาณไว้ได้ แม้จะมีกลุ่มผู้ส่งเสียงจำนวนมากก็ตาม

จากนักล่าแห่งรัตติกาลสู่เซนเซอร์วิศวกรรม

ปัญหาเดียวกันที่สร้างความลำบากให้แก่ฝูงค้างคาว นั่นคือการมีเครื่องส่งสัญญาณหลายเครื่องที่แย่งชิงพื้นที่ทางเสียงเดียวกัน กำลังสร้างปัญหาให้กับระบบโซนาร์สมัยใหม่ ฝูงโดรน และเครือข่ายเรดาร์แบบกระจายตัว วิศวกรพึ่งพากลไกการแบ่งเวลา (time-division) หรือการแบ่งความถี่ (frequency-division) มานาน ซึ่งต้องอาศัยการประสานเวลาที่แม่นยำและการจัดตารางเวลาที่ซับซ้อน แนวทาง "หน้าต่างสเปกตรัม" ของค้างคาวเสนอทางเลือกที่ง่ายกว่า นั่นคือการปล่อยให้อุปกรณ์กลุ่มหนึ่งรวมตัวกันที่ความถี่พาหะ (carrier frequency) ร่วมกัน และใช้การกรองสัญญาณแบบปรับตัว (adaptive filtering) เพื่อรักษาแถบความถี่รอบข้างให้เงียบสงบ

ทำไมแนวคิดนี้จึงสำคัญต่อการป้องกันประเทศและการสื่อสาร

แพลตฟอร์มป้องกันประเทศสมัยใหม่ต้องเผชิญกับกลยุทธ์การรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ (electronic-jamming) ที่ถาโถมสัญญาณปลอมเข้าใส่เซนเซอร์ วิธีการที่อิงตามหลักชีววิทยาในการสร้างช่วงสเปกตรัมที่ได้รับการคุ้มครอง อาจทำให้โซนาร์บนเรือรบหรือเรดาร์บนอากาศมีความทนทานมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหนาแน่น

ข้อ